Konservierungsbehandlung mit Silicone Oils am CRL1
Die Konservierung mit “Silicone Oils“ ist eine relativ einfache Methode zur Konservierung organischen Materials aus Feuchtbodenmilieu.
Die Gesamtdauer eines Konservierungsprozesses am CRL beträgt 60 bis 72 Wochen. Da an unserem Institut große Fundmengen verschiedener organischer Materialen in unterschiedlichen Größen und Erhaltungszuständen eingeliefert werden, arbeiten wir nach einem festen Zeitplan. Die einzelnen Konservierungsschritte, mehrfache Dehydrierung in organischen Lösungsmitteln, Behandlung/Tränkung in Silicone Oils und die abschließende Aushärtung des Silicone Oils, führen wir in einem festen sechs Wochenrythmus durch. Ausgenommen sind besonders große oder sehr schlecht erhaltene Objekte, die längere Behandlungszeiten erfordern.Die Einhaltung dieses Zeitplans erleichtert die Arbeitsorganisation und lässt somit genügend Zeit für notwendige Zwischenschritte, z.B. das sorgfältige Entfernen von Silikonölrückständen vor dem Zusetzen des Katalysators.
Die Basis für eine erfolgreiche Konservierung ist die gründliche Dehydrierung der wassergefüllten organischen Objekte. Das gilt insbesondere für Holzobjekte. Der erste Schritt besteht darin, Wasser in den Poren und Zellräumen durch ein wasserverdünnbares, organisches Lösemittel zu ersetzen; dazu verwenden wir Ethanol. Der Austauschprozess von Wasser durch Ethanol erfolgt in mehreren Stufen, beginnend mit einer Mischlösung aus 25% Ethanol und 75% deionisiertem Wasser, dann 50% Ethanol und 50% Wasser, anschließend 75% Ethanol und 25% Wasser und zum Schluss reines, 100%iges Ethanol. Die Prozessdauer muss bei sehr großen und bei Objekten mit besonders dichten Strukturen eventuell verlängert werden. Die letzte Behandlung in 100% igen Ethanol wird zweimal durchgeführt um das Wasser in den Zellen und Poren möglichst vollständig auszutauschen. Eine Verkürzung der sechswöchigen Behandlungsdauer ist in bei diesem letzten Arbeitsschritt möglich. Anschließend wird mit gleichen Mischkonzentrationen Ethanol durch Aceton ersetzt. (25% Aceton / 75% Ethanol, 50%/50%, 75%/25%), die letzte Behandlung in 100%igem Aceton wird ebenfalls zweimal durchgeführt.
Nachdem Poren, Hohlräume bzw. Holzzellen vollständig mit Aceton gesättigt sind beginnt die Behandlung mit dem Silikonpolymer. Unsere Silikonlösung besteht aus zwei mischbaren Polydimethylsiloxanen (SFD1 und SFD5), einem Vernetzer (MTMS2) und einem Katalysator (DBDTA3), der nach Tränkung die Polymerisierung initiiert. Der Vernetzer (MTMS)wird mit der „Silicone oil“-Lösung gemischt bevor das Objekt eingelegt wird. Dabei variieren wir die Vernetzerzugabe von mindestens 3 wt %, bis höchstens 50 wt %. Mit der Dosierung der Vernetzerzugabe lassen sich die Eigenschaften des Endproduktes steuern. Eine niedrige Zugabe von Vernetzer macht das Endprodukt flexibel, lässt die Oberfläche des behandelten Objektes dunkler (als ob sie nass wäre) erscheinen, eine höhere Konzentration von Vernetzer in der Tränklösung sorgt dafür, dass das Endprodukt fester, aber auch etwas spröde wird. Die Oberfläche des behandelten Objekts wirkt anschließend vergleichsweise hell und natürlich. Für Artefakte wie Textilien, Stoff oder Seil, bei denen wir eine hohe Flexibilität erhalten/erreichen wollen, wird die Vernetzerzugabe niedrig, bei Holzobjekten hoch dosiert. Bei archäologischem Nassholz erreichen wir durch eine höhere Vernetzerzugabe, dass das Silikonöl nach der Polymerisation eine höhere Festigkeit erhält und damit die abgebauten Holzzellen besser stützt und stabilisiert. Für sehr fragile Holzobjekte geben wir etwas weniger Vernetzer zu, hier hat sich eine Dosierung von ca. 20-25 wt % bewährt. Um sicherzugehen, dass die Silikonöl/Vernetzer Lösung auch wirklich aushärten wird, entnehmen wir vor dem Beginn der Tränkung eine kleine Menge der Lösung und mischen sie mit drei bis vier Tropfen DBDTA Katalysator. Nach wenigen Minuten sollte die Konsistenz des Silikonöls dickflüssiger werden, dass ist der Indikator für eine spätere, einwandfreie Polymerisation des Silikontränkbades. Da unsere Silikonbäder mehrfach verwendet werden, achten wir sehr darauf die Bäder nicht mit DBDTA Katalysator zu verunreinigen. Kleinste Mengen, auch dampfförmigen Katalysators in der Raumluft, reichen aus um Polymerisationsprozesse in Gang zu setzen und Tränkbäder unbrauchbar zu machen. Anschließend werden die acetongesättigten Objekte direkt, tropfnass dem Acetonbad entnommen und in die Silikonöl/Vernetzer Lösung gegeben. In der Konservierungslösung findet nun ein langsamer Austausch des Acetons durch Silikonöl statt. Dieser Prozess wird unter normalen Raumluftbedingungen durchgeführt. Bei Vakuum oder im Unterdruck würde sich das Risiko von Schrumpfungen oder Verformungen der Objekte, hervorgerufen durch Zellkollaps, erhöhen. Die Behandlungsdauer ist, wie bereits erwähnt, abhängig von Größe und Erhaltungszustand, sie wird letztendlich durch den verantwortlichen Konservator bestimmt. Nach der Tränkung werden die Artefakte der Lösung entnommen und auf Gittern abgetropft. Das überschüssige Silikonöl kann aufgefangen und wiederverwendet werden. Da das Silkonöl noch nicht polymerisiert ist und unter normalen raumklimatischen Bedingungen fast nicht verdunstet, können jetzt ohne das Trocknungsschäden auftreten auch Auflagen, wie Sedimente, Korrosionsauflagen oder sonstige Verkrustungen von besonders empfindlichen Oberflächen in aller Ruhe entfernt werden. Vor dem nächsten Schritt, der Polymerisation, ist es wichtig Silikonrückstände gründlich von der Objektoberfläche zu entfernen. Nach dem Abtupfen mit saugfähigem Papier oder dem Abblasen mit dosierter Druckluft werden die Objekte mit MTMS Vernetzer abgewaschen. Durch mehrfaches, gründliches Reinigen oder auch vollständiges Eintauchen in MTMS Vernetzer, wird nicht nur Silikonöl von der Oberfläche, sondern auch aus den obersten Schichten wieder ausgewaschen. Die Oberflächenfarbe wird dadurch heller und ästhetisch gefälliger. Bei extrem empfindlichen, fragilen Objekten, die eine solche Behandlung nicht erlauben, härten wir erst das Silikonöl aus und versuchen anschließend die Oberfläche zu reinigen. Um die Polymerisation der Silkonöl/Vernetzer Mischung in den getränkten Objekten anzuregen, wird der niedrige Dampfdruck des DBTDA Katalysators ausgenutzt. Wir tropfen 10-15ml DBTDA Katalysator auf ein zusammengeknülltes Papiertuch oder in ein Aluminiumschälchen. Das Objekt kommt dann zusammen mit dem Katalysator in einen dicht verschließbaren Kunststoffbehälter oder –beutel. Da der DBTDA Katalysator nur eine auf ca. 24 Stunden begrenzte Wirkungsdauer hat, wird er täglich gewechselt. Abhängig von der Objektgröße dauert die Polymerisation 1-2 Wochen. Nach einer Woche überprüfen wir die Objektoberfläche und kontrollieren, ob der Aushärtungsvorgang wie vorgesehen abläuft bzw. beendet ist. Wenn die Aushärtung des Silikonöls zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig abgelaufen ist kann abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Katalysator auch oberflächlich mit einem Lappen oder Tupfer aufgetragen werden. Überschüsse müssen direkt wieder abgewischt werden, da zurückbleibende Pfützen oder Reste des Katalysators harte, schwer zu entfernende, weiße Silikonpolymerisatniederschläge erzeugen.
Nach der Festigung ist es auch möglich harte, kalkhaltige Krusten von zuvor empfindlichen Oberflächen zu entfernen. Das kann mechanisch und/ oder auch nasschemisch in einer 10% Salzsäurelösung geschehen. Die Einwirkzeit richtet sich nach der Konsistenz der Objekte. Nach einem gründlichen Abspülen unter fließendem Wasser werden noch verbliebene Reste abgebürstet. Klebungen an archäologischen Holzobjekten führen wir mit Sekundenkleber4 aus, feine Risse oder auch größere Fehlstellen schließen wir mit mikrokristallinem Wachs oder passend zur Holzfarbe eingefärbtem Epoxidharz5. Der Aufwand der Retuschierung richtet sich danach ob ein Objekt für eine museale Präsentation oder nur eine Magazinierung vorgesehen ist.